光纤光栅的设计

① 光纤光栅的制作方法

采用适当的光源和光纤增敏技术，可以在几乎所有种类的光纤上不同程度的写入光栅。所谓光纤中的光折变是指激光通过光敏光纤时，光纤的折射率将随光强的空间分布发生相应的变化，如这种折射率变化呈现周期性分布，并被保存下来，就成为光纤光栅。 光纤中的折射率改变量与许多参数有关，如照射波长、光纤类型、掺杂水平等。如果不进行其它处理，直接用紫外光照射光纤，折射率增加仅为（10的负4次方）数量级便已经饱和，为了满足高速通信的需要，提高光纤光敏性日益重要，光纤增敏方法主要有以下几种：
1）掺入光敏性杂质，如：锗、锡、硼等。
2）多种掺杂（主要是B/Ge共接）。
3）高压低温氢气扩散处理。
4）剧火。 光纤光栅制作方法中的驻波法及光纤表面损伤刻蚀法，成栅条件苛刻，成品率低，使用受到限制。主要的成栅有下列几种。
1）短周期光纤光栅的制作
a）内部写入法 内部写入法又称驻波法。将波长488nm的基模氛离子激光从一个端面耦合到锗掺杂光纤中，经过光纤另一端面反射镜的反射，使光纤中的入射和反射激光相干涉形成驻波。由于纤芯材料具有光敏性，其折射率发生相应的周期变化，于是形成了与干涉周期一样的立体折射率光栅，它起到了Bragg反射器的作用。已测得其反射率可达90%以上，反射带宽小于200MHZ。此方法是早期使用的，由于实验要求在特制锗掺杂光纤中进行，要求锗含量很高，芯径很小，并且上述方法只能够制作布拉格波长与写入波长相同的光纤光栅，因此，这种光栅几乎无法获得任何有价值的应用，很少被采用。用准分子激光干涉的方法，Meltz等人首次制作了横向侧面曝光的光纤光栅。用两束相干紫外光束在接错光纤的侧面相干，形成干涉图，利用光纤材料的光敏性形成光纤光栅。栅距周期由 ∧=λuv/（2sinθ）给出。可见，通过改变人射光波长或两相干光束之间的夹角，可以改变光栅常数，获得适宜的光纤光栅。但是要得到高反射率的光栅，则对所用光源及周围环境有较高的要求。这种光栅制造方法采用多脉冲曝光技术，光栅性质可以精确控制，但是容易受机械震动或温度漂移的影响，并且不易制作具有复杂截面的光纤光栅，这种方法使用不多。
b）光纤光栅的单脉冲写入 由于准分子激光具有很高的单脉冲能量，聚焦后每次脉冲可达J·cm－2，又发展了用单个激光脉冲在光纤上形成高反射率光栅。英国南安普敦大学的 Archambanlt等人对此方法进行了研究，他们认为这一过程与二阶和双光子吸收有关。由于光栅成栅时间短，因此环境因素对成栅的影响降到了最低限度。此外，此法可以在光纤技制过程中实现，接着进行涂覆，从而避免了光纤受到额外的损伤，保证了光栅的良好强度和完整性。这种成栅方法对光源的要求不高，特别适用于光纤光栅的低成本、大批量生产。
c）相位掩膜法 将用电子束曝光刻好的图形掩膜置于探光纤上，相位掩膜具有压制零级，增强一级衍射的功能。紫外光经过掩膜相位调制后衍射到光纤上形成干涉条纹，写入周期为掩膜周期一半的Bragg光栅。这种成栅方法不依赖于入射光波长，只与相位光栅的周期有关，因此，对光源的相干性要求不高，简化了光纤光栅的制造系统。这种方法的缺点是制作掩膜复杂，为使KrF准分子激光光束相位以知间。隔进行调制，掩膜版一维表面间隙结构的振幅周期被选为 4π（nilica－1）/（A·λKrF）=π，这里A是表面间隙结构的振幅。这样得到的相位掩膜版可使准分子激光光束通过掩膜后，零级光束小子衍射光的5%，人射光束转向+1和-1级衍射，每级衍射光光强的典型值比总衍射光的35%还多。用低相干光源和相位掩膜版来制作光纤光栅的这种方法非常重要，并且相位掩膜与扫描曝光技术相结合还可以实现光栅耦合截面的控制，来制作特殊结构的光栅。该方法大大简化了光纤光栅的制作过程，是写入光栅极有前途的一种方法。
2）长周期光纤光栅的制作
a）掩膜法 掩膜法是目前制做长周期光纤光栅最常用的一种方法。实验中采用的光纤为光敏光纤，PC为偏振控制器，AM为振幅掩膜，激光器照射数min后，可制成周期 60μm～1mm范围内变化的光栅，这种方法对紫外光的相干性没有要求。
b）逐点写人法 此方法是利用精密机构控制光纤运动位移，每隔一个周期曝光一次，通过控制光纤移动速度可写入任意周期的光栅。这种方法在原理上具有最大的灵活性，对光栅的耦合截面可以任意进行设计制作。原则上，利用此方法可以制作出任意长度的光栅，也可以制作出极短的高反射率光纤光栅，但是写人光束必须聚焦到很密集的一点，因此这一技术主要适用于长周期光栅的写入。它的缺点是需要复杂的聚焦光学系统和精确的位移移动技术。由于各种精密移动平台的研制，这种长周期光纤光栅写入方法正在越来越多的被采用。

② 光纤光栅的工作原理

光纤光栅是一种通过一定方法使光纤纤芯的折射率发生轴向周期性调制而形成的衍射光栅，是一种无源滤波器件。由于光栅光纤具有体积小、熔接损耗小、全兼容于光纤、能埋入智能材料等优点，并且其谐振波长对温度、应变、折射率、浓度等外界环境的变化比较敏感，因此在光纤通信和传感领域得到了广泛的应用。
光纤光栅是利用光纤材料的光敏性，通过紫外光曝光的方法将入射光相干场图样写入纤芯，在纤芯内产生沿纤芯轴向的折射率周期性变化，从而形成永久性空间的相位光栅，其作用实质上是在纤芯内形成一个窄带的（透射或反射）滤波器或反射镜。当一束宽光谱光经过光纤光栅时，满足光纤光栅布拉格条件的波长将产生反射，其余的波长透过光纤光栅继续传输。

③ 怎么用MATLAB做光纤光栅滤波器的设计呀！ 求程序或资料。。。。。。。。

利用光栅滤波实现图像相加减设计实验
光学图像加减实验
摘要：
本实验利用正弦光栅滤波实现图像相加减的设计，用低通滤波器滤光，两列相干光，考虑相位和振幅。物光用一个E和一个F，只要改变光栅相对光轴的位置，就可以方便的改变他们的相位，从而可以获得图像的相加或相减的输出。
在医学，军事，农业，工业具有广泛的作用。
引言：
图像加减是相干光学处理中的一种基本的光学‐数学运算, 是图像识别的一种主要手段。其中比较感兴趣的是图像相减，因为通过相减可以求出两张相近照片的差异, 从中提取差异信息。例如：通过在不同时期拍摄的两张照片相减, 在医学上可用来发现病灶的变化; 在军事上可以发现地面军事设施的增减; 在农业上可以预测农作物的长势; 在工业上可以检查集成电路掩膜的疵病, 等等。还可用于地球资源探测、气象变化以及城市发展研究等各个领域。实现图像相减的方法很多, 本实验介绍利用正弦光栅作为空间滤波器实现图像相减的方法。
一．实验目的：
1 .采用正弦光栅作滤波器，对图像进行相加和相减实验，加深对空间滤波概念的理解；
2 .通过实验，加深对傅里叶光学相移定理和卷积定理的认知。
二．实验原理：
设正弦光栅的空间频率为f0 , 将其置于4 f 系统的滤波平面P2 上, 如图1 所示, 光栅的
复振幅透过率为:

式中，f 为傅里叶变换透镜的焦距； 表示光栅条纹的初位相，它决定了光栅相对于坐标原点的位置。
将图像A 和图像B 置于输入平面P1 上，且沿x1 方向相对于坐标原点对称放置，图像
中心与光轴的距离均为b。选择光栅的频率为f0，使得 , 以保证在滤波后两图像中A 的+ 1 级像和B 的- 1 级像能恰好在光轴处重合。于是, 输入场分布可写成:

在其频谱面P2 上的频谱为：

由于及，因此。上式可以写成

经过光栅滤波后的频谱为：

图1 光学图像加减原理图

通过透镜L2 进行傅立叶逆变换，在输出平面P3 上的光场为：

讨论：（1）当光栅条纹的初相位时，上式变为：

结果表面在输出平面P3 的光轴附近，实现了图像相加。
（2）当光栅条纹的初相位时，上式变为：

结果表面在输出平面P3 的光轴附近，实现了图像相减。
从相加状态转换到相减状态，光栅的横向位移量应等于1/4 周期，即满足：
因此，小心缓慢的横向水平移动光栅时，将在输出平面的光轴附近观察到图像A、B 交
替的相加相减的效果。
三．实验仪器介绍：
光学实验导轨 1000mm 1 根
半导体激光器(含电源) 635nm/3mW 1 台
加减图像+干板夹 1 套
一维光栅+干板夹 1 套
傅里叶透镜 2 套
毛玻璃 1 块
扩束镜 1 套
准直镜 1 套
滑块 6 个
一维位移架 1 个
二维位移架 1 个
四．实验步骤：

图2 实验系统框图
1、将半导体激光器放在光学实验导轨的一端，打开电源开关，调节二维调整架的两个旋扭，
使的从半导体激光器出射的激光光束平行于光学实验导轨。
2、在半导体激光器的前面放入扩束镜，调整扩束镜的高度和其上面的二维调节旋扭，使的
扩束镜与激光光束同轴等高。
3、在扩束镜的前面放入准直镜，调整准直镜的高度，使的准直镜与激光光束同轴等高。再
调整准直镜的位置，使的从准直镜出射的光束成近似平行光。
4、在准直镜的前面搭建4f 系统。保持两傅里叶透镜与激光光束同轴等高。如实验图所示。
5、在4f 系统的输入面上放入待加减图像且待加减图像装在一维位移架上，频谱面上放入
加减滤波器（一维光栅）且加减滤波器（一维光栅）装在二维位移架上，输出面上放入观察
屏（毛玻璃）。
6、通过旋转一维位移架上的旋扭，使的加减滤波器（一维光栅）发生位移，观察毛玻璃上
的图像的变化，直到在毛玻璃上出加减图像为止。
五、实验结果：
实验中得到光学相加图像如下：

得到光学相减图像如下：
参考资料：
[1] 苏显渝等.信息光学(第二版)[M]. 北京：科学出版社，2011.06.
[2] 谢敬辉，赵达尊，阎吉祥．物理光学教程[M]．北京：北京理工大学出版社，2005．
[3] 王正林，刘明．精通MATBAL7[M]．北京：电子工业出版社，2007．
[4] 张平等．MATLAB基础与应用[M]．北京：北京航空航天大学出版社，2005．
[5]光学相干处理，光学图像微分与加减实验报告。

④ 啁啾光纤光栅怎么设计

目前业内制作啁啾光纤光栅一般使用相位掩模板法，其设计方法是：
1、依照刻写的光纤基材参数及所需光栅的中心波长，计算出相位掩模板的周期
2、依照刻写的光纤基材参数、所需光栅的带宽、所需光栅栅区的尺寸，计算出相位板的啁啾率、长度
3、订购指定相位掩模板，然后使用JK-201A系列刻写平台刻写

⑤ 光纤光栅是什么

光纤光栅是一种通过一定方法使光纤纤芯的折射率发生轴向周期性调制而形成的衍射光栅，其实质就是一种写在光纤上的光栅，一般是写在光纤的纤芯上。

⑥ 光纤光栅的工作原理以及光纤光栅的定制。

光纤光栅抄是指用特殊加工手段对光纤进行加工后使其只能反射一段特定波长的光纤，其它波长的光任然可以通过。作用主要应用在光栅传感器上，原理是：当光纤光栅周围的环境等发生变化时，通过此光栅反射的特定波长随之发生改变，仪器检测到这种改变后依据实验数据模型解调出有用的信息。
光纤光栅传感器的核心就是不同封装形式的布拉格光纤光栅。FBG布拉格光纤光栅会随着外部变化比如应变或温度而变化，经过此光纤光栅的反射中心波长就会随之改变，通过光纤光栅解调仪的调制，可以把这种光谱的变化转化为实际的应变或温度测量值。

⑦ 光纤光栅的介绍

光纤光栅是一种通过一定方法使光纤纤芯的折射率发生轴向周期性调制而形成的衍射光栅，是一种无源滤波器件。由于光栅光纤具有体积小、熔接损耗小、全兼容于光纤、能埋入智能材料等优点，并且其谐振波长对温度、应变、折射率、浓度等外界环境的变化比较敏感，因此在光纤通信和传感领域得到了广泛的应用1光纤光栅是利用光纤材料的光敏性，通过紫外光曝光的方法将入射光相干场图样写入纤芯，在纤芯内产生沿纤芯轴向的折射率周期性变化，从而形成永久性空间的相位光栅，其作用实质上是在纤芯内形成一个窄带的（透射或反射）滤波器或反射镜。当一束宽光谱光经过光纤光栅时，满足光纤光栅布拉格条件的波长将产生反射，其余的波长透过光纤光栅继续传输。

⑧ 光纤光栅与写制技术

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⑨ 光纤光栅制作方法有几种

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⑩ 光纤光栅的制作方法研究

其实就是罗列，对于布拉格光栅商业化应用来说，掩模法是最好的，其他的你可以罗列，对于掩模板的方法可以详细的叙述，我空间就有不少，掩模法随便抄就可以。另外在叙述一下特殊光栅，如D型，手征，塑料光纤光栅。